氧化銦錫納米粉體的合成及其表面等離子體共振的研究和熱阻隔材料的應(yīng)用.pdf

1、氧化銦錫(ITO)具有優(yōu)異的高電導(dǎo)和高可見光透光率性質(zhì)，已廣泛應(yīng)用于透明導(dǎo)電氧化物(TCO)薄膜材料。有關(guān)ITO材料的研究，大多集中于其高載流子濃度導(dǎo)致的高電導(dǎo)性質(zhì)。雖然ITO納米粉體由于其高載流子濃度，因此具有高的近紅外吸收特性，作為熱阻隔材料有應(yīng)用潛力，但，ITO熱阻隔材料的相關(guān)研究，主要是成膜工藝、膜層性能等方面;而對(duì)于關(guān)鍵的基礎(chǔ)問題，即，ITO納米粉體材料的基礎(chǔ)問題，尤其是等離子共振(SPR)吸收特性方面的研究尚缺。等離子共振吸

2、收的影響因素，理論上雖然給出了指導(dǎo)，但，針對(duì)ITO納米粉體，如何控制其等離子共振吸收峰，相關(guān)的機(jī)理和模型等方面，少有研究。
　　本文采用共沉淀法和溶劑熱法，以廉價(jià)的InCl3·4 H2O、SnCl4·5 H2O為原料，合成了具有高紅外吸收性能的ITO納米粉體;通過SEM、XRD、XPS、UV-Vis-NIR等分析，對(duì)其結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征，并著重研究了煅燒氣氛、煅燒溫度、Sn含量、溶劑種類對(duì)ITO納米粉體的等離子體共振吸收特性的影

3、響，討論了主要的影響因素及可能的機(jī)理;通過共混法，制備ITO透明隔熱涂料，評(píng)價(jià)了透明膜層的透光率及紅外阻隔率。
　　結(jié)果表明，(1)對(duì)于共沉淀制備方法，使用單一氣氛煅燒時(shí)，氧化氣氛（空氣）下，SPR吸收峰位于2500 nm;而還原氣氛（氬氣與5 vol％氫氣的混合氣體）下，SPR吸收峰位于1300 nm;隨煅燒溫度變化，SPR吸收波長(zhǎng)沒有改變，載流子濃度ne也相應(yīng)的沒有改變。然而，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，先經(jīng)過600℃氧化氣氛煅燒后，再經(jīng)還原氣

4、氛煅燒，ITO納米粉體的SPR吸收峰，位于1200nm至1430nm范圍，隨加熱溫度的升高發(fā)生藍(lán)移，即，在上述工藝條件下，ITO納米粉體的SPR吸收峰可控可調(diào);這實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)ITO納米粉體作為近紅外阻隔材料的應(yīng)用有指導(dǎo)意義。XPS分析表明，隨還原氣氛煅燒溫度的提高，氧空位濃度變化不明顯，其對(duì)于載流子濃度的影響很小，幾乎可以忽略。ITO載流子濃度主要取決于Sn-O復(fù)合結(jié)構(gòu)的結(jié)合程度。(2)隨著Sn含量的升高，ITO納米粉體的SPR吸收峰先

5、藍(lán)移后紅移。當(dāng)Sn含量小于8％時(shí)，隨著Sn含量的升高，載流子濃度提高;而當(dāng)錫含量大于8％時(shí)，由于部分Sn成為電子陷阱，降低了載流子濃度。(3)對(duì)于溶劑熱制備方法，研究了溶劑種類、溫度對(duì)ITO納米粉體SPR吸收峰的影響。溶劑熱反應(yīng)中，由于不同溶劑的還原性、粘度不同，對(duì)ITO納米粉體的還原程度不同，導(dǎo)致ITO納米粉體的載流子濃度不同，等離子共振吸收峰也有所不同。290℃溶劑熱時(shí)，使用甲醇、乙醇、乙二醇溶劑，制備的ITO結(jié)晶度較高。而使用異丙